Функционально-стоимостный анализ и прогнозирование возможной эффективности систем

Для проведения предварительной оценки и отбора допустимых вариантов реализации подсистем и, соответственно, системы в целом проводится экспертный анализ выгод и издержек, определяемых по следующим формулам:

,

где – выгоды и издержки от реализации k- го варианта системы; – выгоды и издержки от реализации элементарных альтернатив в рамках k -го варианта.

Определение этих показателей проводится методом анализа иерархий. Для оценки выгод от реализации каждой функциональной подсистемы составляется уникальная иерархия. В ее вершине определяется достигаемая эффективность (выгода); на втором уровне определяются критерии, отражающие аспекты этой эффективности; на третьем уровне располагаются элементарные альтернативы, которые сравниваются по отношению к критериям. Необходимость использования уникальной иерархии выгод для элементарных альтернатив каждой строки морфологической таблицы определяется особенностями применения и описания различных функциональных подсистем. Напротив, иерархия для издержек для первых двух уровней может иметь одинаковую структуру.

При составлении иерархии издержек критерии второго уровня обычно группируются в три группы: экономические, связанные с затратами на реализацию и эксплуатацию альтернативных вариантов подсистем; социальные, связанные как с внутренними (сокращение персонала, переобучение и т. п.), так и с внешними последствиями; функциональные, определяющие ограничения, возникающие при реализации альтернативного варианта функциональной подсистемы.

В иерархии выгод и издержек проводятся оценки глобальных приоритетов альтернатив по каждой из функциональных подсистем либо на основе традиционного способа проведения подобных оценок в МАИ, либо модифицированным методом стандартов и копирования. После этого осуществляется выбор допустимых и предлагаемых для последующего исследования вариантов подсистем, удовлетворяющих, например, ограничениям вида:

где U₀, V ₀, Т₀ – пороговые значения выгод и издержек, а также их отношения, выраженные в безразмерной шкале экспертных оценок.

Дальнейшее усечение подмножества вариантов может быть выполнено полным перебором по заданной целевой функции. В качестве целевой функции для оценки каждого варианта системы, входящего в морфологическое множество:

,

применялась функция , где – показатель защищенности при реализации данного варианта системы; – суммарные издержки при реализации данного варианта системы.

Функциональные подсистемы, из которых состоит некоторая функциональная система, могут вносить различный вклад в ее эффективность. Для таких ситуаций, помимо оценки относительного вклада альтернатив в эффективность и новизну решений, необходимо оценивать относительный вклад функциональных подсистем. Подобный анализ в упрощенном варианте нами ранее выполнен в предыдущем разделе при анализе МРС. В общем случае для решения данной задачи выполняются такие процедуры:

1. Строится морфологическая таблица, наименованиями строк которой являются обобщенные функциональные подсистемы исследуемой системы, а наименованиями столбцов – альтернативы.

2. Морфологическая таблица преобразуется в трехуровневую доминантную иерархию), отражающую множество функциональных реализаций. Фокусом иерархии является наименование исследуемого множества технических систем. Второй уровень иерархии образуют обобщенные функциональные подсистемы (ОФПС _i), отвечающие строкам морфологической таблицы. Каждая обобщенная функциональная подсистема конкретизируется своим подмножеством альтернативных реализаций , образующих уровень третий иерархии.

3. Составляются иерархические структуры критериев качества для определения векторов приоритетов обобщенных функциональных подсистем и альтернатив, конкретизирующих указанные подсистемы. Для оценки обобщенных функциональных подсистем и альтернатив могут использоваться как одинаковые по· структуре и содержанию иерархии критериев качества, так и различающиеся. Следует отметить, что оценка по иерархиям критериев второго типа имеет наибольшее распространение.

Для сформированных иерархий рассчитывают векторы приоритетов альтернатив принадлежащих каждой обобщенной функциональной подсистеме, и вектор приоритетов собственно обобщенных функциональных подсистем W ^ОФПС. Последний определяет вклад подсистем в эффективность системы в целом. Значения векторов приоритетов приписываются соответствующим элементам иерархии (рисунок 6.2), отражающей множество функциональных реализаций. При этом элементы рассчитанных векторов на каждом уровне нормируются к единице.

4. На основе предшествующей информации производится иерархический синтез по алгоритму, предназначенному для осуществления свертки в иерархиях с несколькими ветвями, имеющих различное число альтернатив под критериями. В результате получается нормированный вектор приоритетов всех альтернатив относительно фокуса иерархии.

Получаемые таким образом значения приоритетов элементарных альтернатив отличаются от тех, которые оцениваются при анализе выгод отдельно по отношению к каждой подсистеме. Указанные отличия могут привести к изменению итоговых решений по выбору вариантов построения подсистем и системы в целом.

Рисунок 6.2 – Представление морфологической таблицы в виде трехуровневой иерархии

Помимо подробно рассмотренного выше метода, основанного на построении морфологических таблиц, в рамках морфологического подхода рассматриваются методы древовидного, лабиринтного и блочно-лабиринтного синтеза рациональных вариантов подсистем. Их особенностью является то, что поиск и оценка генерируемых вариантов осуществляется последовательно и непосредственно в ходе наращивания функциональных подсистем. Это позволяет в ряде случаев существенно уменьшить объем аналитических действий по сравнению с полным перебором вариантов, содержащих в морфологическом множестве, получаемом при использовании таблицы.